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Jul 05, 2023

pH

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 7818 (2023) Cita questo articolo 947 Accessi 1 Citazioni 1 Altmetric Metrics dettagli In questo studio, abbiamo preparato un idrogel nanocomposito sensibile al pH a base

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7818 (2023) Citare questo articolo

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In questo studio, abbiamo preparato un idrogel nanocomposito sensibile al pH a base di chitosano innestato con monomero di acrilammide e nanoparticelle d'oro utilizzando il metodo di irradiazione gamma (Cs-g-PAAm/AuNPs). Il nanocomposito è stato arricchito con uno strato di rivestimento di nanoparticelle d'argento per migliorare il rilascio controllato del farmaco antitumorale fluorouracile, aumentando al contempo l'attività antimicrobica e diminuendo la citotossicità delle nanoparticelle d'argento nell'idrogel nanocomposito combinandosi con nanoparticelle d'oro per migliorare la capacità di uccidere un numero elevato di cellule tumorali del fegato. La struttura dei materiali nanocompositi è stata studiata utilizzando la spettroscopia FTIR e modelli XRD, che hanno dimostrato l'intrappolamento di nanoparticelle di oro e argento all'interno della matrice polimerica preparata. I dati di diffusione dinamica della luce hanno rivelato la presenza di oro e argento su scala nanometrica con gli indici di polidispersità nei valori medi, indicando che i sistemi di distribuzione funzionano meglio. Esperimenti di rigonfiamento a vari livelli di pH hanno rivelato che gli idrogel nanocompositi Cs-g-PAAm/Au-Ag-NPs preparati erano altamente reattivi alle variazioni di pH. I nanocompositi bimetallici Cs-g-PAAm/Au-Ag-NPs sensibili al pH mostrano una forte attività antimicrobica. La presenza di AuNP ha ridotto la citotossicità degli AgNP aumentandone la capacità di uccidere un numero elevato di cellule tumorali del fegato. Cs-g-PAAm/Au–Ag-NPs ha un'elevata quantità di farmaco fluorouracile caricato a pH 7,4 che raggiunge 95 mg/g con un rilascio massimo del farmaco del 97% entro 300 min. È stato raccomandato l'uso delle Cs-g-PAAm/Au-Ag-NP come somministrazione orale di farmaci antitumorali perché fissano il farmaco incapsulato nell'ambiente acido dello stomaco e lo rilasciano nel pH intestinale.

Il cancro è una malattia difficile e ostinata da curare che miete molte vite. Ogni anno in tutto il mondo vengono scoperti più di dieci milioni di casi1. Sono disponibili numerosi trattamenti contro il cancro, ma i loro effetti collaterali sugli organi sani sono numerosi e talvolta fatali2. Pertanto, il trattamento mirato delle cellule cancerose e infette riduce gli effetti collaterali e la dose utilizzata. I nanocompositi hanno suscitato grande interesse come antimicrobico e antitumorale non convenzionale e sicuro, nonché come mezzo per monitorare la diffusione del trattamento e misurarne i progressi3,4. Le nanoparticelle sono altamente reattive dal punto di vista chimico e, a causa delle loro piccole dimensioni, trasportano una grande quantità di farmaco sulla loro superficie. A causa delle loro piccole dimensioni, possono anche depositarsi o ossidarsi notevolmente, perdendo le loro proprietà, quindi devono essere protetti da agenti stabilizzanti come polimeri, tensioattivi, polisaccaridi, ecc. L'efficacia delle nanoparticelle come catalizzatore, nonché la loro citotossicità , dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di polimero utilizzato, nonché la dimensione e la forma delle nanoparticelle5,6. Ajitha et al., hanno scoperto che i PVA-AgNP hanno un'attività antibatterica maggiore rispetto ai PEG-AgNP7,8,9. L'accento è posto sulla produzione di nanovettori che rispondono agli stimoli e sono più capaci di somministrazione mirata e sono più efficaci nell'eliminare cellule tumorali e microbi. I compositi polimerici forniscono eccellenti vettori per combinare più trattamenti attraverso la somministrazione intelligente di diversi nanomateriali funzionali. Gli sforzi dei ricercatori si sono concentrati sulla produzione di un nuovo farmaco o strategia antitumorale sicura. Pertanto, gli sforzi si sono concentrati sulla produzione di compositi biopolimerici che possono essere indotti estrinsecamente o internamente e accoppiati (risposta agli stimoli) con materiali di dimensioni nanometriche e con un farmaco antitumorale1,10,11. I polimeri contenenti gruppi funzionali ionizzabili possono essere utilizzati nella produzione di polimeri di risposta allo stimolo del pH (SRP)12. L'incorporazione di SRP con nanoparticelle di metalli o ossidi metallici selezionati si traduce nella produzione di nanocompositi di risposta agli stimoli (SRN), che possono migliorare la risposta terapeutica in particolari regioni patologiche alle cellule tumorali mirate. La somministrazione di farmaci tramite nanocompositi metallici si basa sul concetto di attivazione/disattivazione di composti bioattivi come farmaci, geni e successione in tessuti o organi specifici attraverso uno stimolo come calore, radiazioni o variazione del pH9. I nanocompositi sensibili al pH o nanocompositi sensibili agli stimoli (SRN) sono uno dei progetti di maggior successo ed efficaci nel processo di trasporto e somministrazione dei farmaci, poiché le cellule infette sono acide a un pH compreso tra 5 e 6,5 mentre le cellule sane sono neutre a 7,4 ambienti1,3. Il caricamento dei nanomateriali inorganici sui polimeri ne migliora la stabilità e l'efficienza facilita il rilascio del farmaco nel sito bersaglio13,14 e prolunga il tempo di circolazione sanguigna in vivo. Le nanoparticelle d'oro si stanno rivelando agenti promettenti per il trattamento delle malattie e le nanoparticelle sono state confrontate con un assortimento di cellule umane maligne. I metalli di transizione hanno attività antitumorale, come il platino, grazie alla loro capacità di formare complessi e attivare la chimica del legame e/o della dissociazione e dell’ossido-riduzione. I composti del platino sono stati utilizzati e testati per la loro capacità di uccidere le cellule tumorali e di inibire la crescita dei tumori, ma hanno gravi effetti collaterali13,14,15. Anche le particelle di argento e oro sono metalli di transizione che hanno il vantaggio di uccidere i microbi, poiché impediscono il trasferimento dell'ossigeno ai batteri2,16. Le NP Ag/Au possono anche impedire il trasporto degli enzimi attraverso la superficie del microbo o la superficie della cellula tumorale17. Possono entrare nella cellula microbica e modificare l'architettura cellulare del microbo provocandone la morte o eliminando le cellule tumorali infette18. Gli AgNP e gli AuNP sono un tipo di agenti antibatterici ad ampio spettro e possono fungere da agenti promettenti per il trattamento del cancro4. I risultati hanno mostrato progressi significativi nella lotta contro i batteri Gram-negativi e Gram-positivi, come Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis e Pediococcus acidilactici2. Nella medicina di precisione, le particelle di oro e argento possono essere utilizzate anche come agenti di somministrazione di farmaci. La combinazione di particelle di argento e oro può ridurre la citotossicità aumentando al tempo stesso l’efficienza nell’uccidere i microbi e le cellule tumorali2,16,19. Le particelle d'argento hanno una maggiore capacità come cofattore, ma la loro citotossicità per le cellule dei mammiferi è elevata, mentre le particelle d'oro hanno una citotossicità molto ridotta. Pertanto, la combinazione delle due molecole riduce la citotossicità aumentando l'attività. La combinazione delle due molecole accelera il processo di reazione16,17. Per beneficiare della forma e delle dimensioni dei nanometalli, questi devono essere protetti da un agente di copertura come il chitosano per supportare la stabilità e l'attività delle particelle.